Наука и жизньПрирода

Надо ли разговаривать с рассадой?

Ирина Лисецкая, химик-технолог

…Кто же поверит в наше время, что комнатные цветы будут расти лучше, если с ними разговаривать? Но моя мама, а ей уже 91 год, абсолютно уверена: да, будут! Мама так давно, проверяя по утрам самочувствие своих растений, беседует с ними, что вправе утверждать: похвала и ласковое слово работают лучше удобрений.

Позволю себе высказать рабочую гипотезу в подтверждение этого лайфхака и в отношении огородных растений. Те, кто заинтересуется экспериментальным доказательством моей гипотезы, вполне могут рассчитывать на Шнобелевскую премию, а её — заметьте — вручают за достижения, которые заставляют сначала засмеяться, а потом задуматься.

Мы живём в эпоху минеральных подкормок, и началась она всего несколько десятилетий назад. Сейчас российские аграрии закупают больше 4 млн тонн удобрений в год, а в мире потребляются сотни миллионов тонн. Что предлагают «на стол» растениям? Больше всего соединений азота, фосфора и калия, обязательно соли кальция, магния, серы. На наших глазах набирает темпы тема микроэлементов.

Многие огородники знают, что растениям нужны бор, железо, цинк, медь, молибден, марганец, кобальт, кремний. Да, все перечисленные элементы (и многие другие) есть в составе растений, но их общее количество не превышает 4—6% от сухого веса. Основную же массу растений составляют углеводородные соединения. На углерод, водород и кислород приходится 94—96% их сухого веса. Можно ли воздействовать на эффективность наращивания растениями органической массы?

Как известно, растения синтезируют органические вещества, необходимые для развития, самостоятельно, а начинается всё с синтеза углеводов из углекислого газа под действием энергии световых фотонов и воды. Этот процесс называется фотосинтезом.

Фотосинтез включает фантастические по сложности биохимические превращения, изучением которых занимается внушительная армия специалистов. Но и не вникая во все тонкости фотосинтеза, мы знаем, что для выращивания растений их нужно постоянно обеспечивать водой, теплом и светом. Делать это несложно. Недостаток воды виден по сухой почве, увяданию листьев. Свет растения поглощают, в основном, в видимом человеком диапазоне, поэтому их сажают на солнечное место, а рассаде обеспечивают подсветку.

Что же касается углекислого газа, то тут контроль сложнее (человек не может определить количество СО₂ ни на взгляд, ни на вкус), а ведь это ключевой компонент фотосинтеза. Тем не менее разобраться в этом вопросе не помешает.

Сколько углекислого газа нужно растениям?

Не вдаваясь в количественные вычисления, можно просто сказать, что много, ведь на одну молекулу синтезируемого углевода растению требуется 6 молекул углекислого газа. По модельным оценкам, растения ежегодно «осаждают» (то есть переводят из газа в органические соединения) от 0,5 до 1 триллиона тонн СО₂.

Когда на нашей планете появились первые живые организмы, способные к фотосинтезу, атмосфера состояла преимущественно из азота, углекислого газа, метана, а кислорода не было совсем. Изучая составы пород, относящихся к прошлым эрам, учёные определили, что 600 млн лет назад количество СО₂ в атмосфере Земли было не менее 0,6% (6000 ppm). Постепенно оно снижалось, тем не менее эволюция фотосинтезирующих организмов протекала сотни миллионов лет при концентрации СО₂ от 1000 ppm (0,1%) и выше, и только в последние 20 млн лет доля углекислого газа в атмосфере снизилась до 0,03—0,04% или 300—400 ppm.

Тема повышения концентрации углекислого газа в атмосфере на 0,005% за последние 100 лет стала очень популярной, однако исследования биологов говорят о том, что углекислого газа растениям уже давно не хватает: они вырабатывают всё новые механизмы захвата и транспорта СО₂ (так называемые механизмы С3, С4, САМ) и накапливают в клетках особый фермент RUBISCO, который участвует в синтезе углеводов. В современных растениях этого фермента в 4—6 раз больше, чем в ископаемых цианобактериях — первых организмах, освоивших фотосинтез с использованием углекислого газа.

Надо ли «подкармливать» растения углекислым газом?

Многочисленные эксперименты показывают, что если концентрацию СО₂ увеличить хотя бы в два раза, а лучше до 0,1—0,15%, растения наращивают биомассу быстрее, имеют более крупные цветы, на несколько недель ускоряют созревание плодов. Урожай вырастает иногда в разы.

Эти наблюдения нашли отражение в практике тепличных хозяйств, где активно применяют подкормку растений углекислым газом. Замкнутость пространства теплиц позволяет сделать это технически. В европейских странах тепличные комплексы эффективно размещают рядом с тепло- и электростанциями, в которых собирают отходящий после сгорания топлива углекислый газ, очищают его и направляют в теплицы.

На открытых полях так не получится, но и тут есть не менее эффективные приёмы.

Мы привыкли считать, что растения поглощают СО₂ через листья, однако многочисленные исследования доказывают, что углекислый газ поступает в растения и через корни, значит нужно увеличить его концентрацию в верхних слоях почвы.

Откуда берётся углекислый газ в почве?

Вспоминаем, что почва является обитаемой, почвенная микро- и макробиота по массе чуть ли не превосходит наземную флору и фауну. Перерабатывая растительный опад и прочие органические соединения, многочисленные микробы выделяют углекислый газ, и не в малых количествах.

Ещё одним источником углекислого газа в почве являются карбонатные минералы. Они разлагаются при подкислении почвы, а кислоты неизбежно появляются в процессе жизнедеятельности растений и животных.